Kamera Bidang Cahaya 3D Multispektral Portabel Cetak Inkjet Membuka Aplikasi Pencitraan Tingkat Lanjut
Optica, Washington D.C.
Para peneliti menggunakan pencetakan inkjet untuk membuat versi multispektral dari kamera bidang cahaya, yang pas di telapak tangan. Kamera 3D dapat berguna untuk aplikasi seperti mengemudi otonom, klasifikasi bahan daur ulang, dan penginderaan jarak jauh. (Gambar:Maximilian Schambach, Institut Teknologi Karlsruhe)
Para peneliti telah menggunakan pencetakan inkjet untuk membuat versi multispektral kompak dari kamera bidang cahaya. Kamera yang pas di telapak tangan ini dapat berguna untuk banyak aplikasi termasuk mengemudi secara otonom, klasifikasi bahan daur ulang, dan penginderaan jarak jauh.
Informasi spektral 3D dapat berguna untuk mengklasifikasikan objek dan material; namun, menangkap informasi spasial dan spektral 3D dari suatu pemandangan biasanya memerlukan banyak perangkat atau proses pemindaian yang memakan waktu lama. Kamera bidang cahaya baru ini memecahkan tantangan tersebut dengan memperoleh informasi 3D dan data spektral secara bersamaan dalam satu foto.
“Sepengetahuan kami, ini adalah versi paling canggih dan terintegrasi dari kamera bidang cahaya multispektral,” kata ketua tim peneliti Uli Lemmer dari Institut Teknologi Karlsruhe di Jerman. “Kami menggabungkannya dengan metode AI baru untuk merekonstruksi kedalaman dan sifat spektral pemandangan guna menciptakan sistem sensor canggih untuk memperoleh informasi 3D.”
Dalam jurnal Optics Express, para peneliti melaporkan bahwa metode rekonstruksi kamera dan gambar baru dapat digunakan untuk membedakan objek dalam suatu pemandangan berdasarkan karakteristik spektralnya. Penggunaan pencetakan inkjet untuk membuat komponen optik utama kamera memungkinkannya disesuaikan atau diproduksi dengan mudah dalam volume besar.
“Data 3D yang direkonstruksi dari gambar kamera banyak digunakan dalam virtual dan augmented reality, mobil otonom, robotika, perangkat rumah pintar, penginderaan jarak jauh, dan aplikasi lainnya,” kata Michael Heizmann, anggota tim peneliti. “Teknologi baru ini, misalnya, memungkinkan robot berinteraksi lebih baik dengan manusia atau meningkatkan akurasi dalam mengklasifikasikan dan memisahkan bahan-bahan dalam proses daur ulang. Teknologi ini juga berpotensi digunakan untuk mengklasifikasikan jaringan sehat dan sakit.”
Kamera bidang cahaya, juga disebut kamera plenoptik, adalah perangkat pencitraan khusus yang menangkap arah dan intensitas sinar cahaya. Setelah akuisisi citra, pemrosesan komputasi digunakan untuk merekonstruksi informasi citra 3D dari data yang diperoleh. Kamera ini biasanya menggunakan susunan lensa mikro yang disejajarkan dengan piksel chip kamera resolusi tinggi.
Untuk membuat kamera bidang cahaya multispektral, para peneliti menggunakan pencetakan inkjet untuk menyimpan satu tetesan bahan untuk membentuk masing-masing lensa di satu sisi slide mikroskop ultra tipis dan kemudian mencetak susunan filter warna yang selaras sepenuhnya di sisi berlawanan dari slide mikroskop. Komponen optik yang dihasilkan diintegrasikan langsung ke chip kamera CMOS. Metode pencetakan inkjet memungkinkan penyelarasan yang tepat antara komponen optik, sehingga secara signifikan mengurangi kompleksitas produksi dan meningkatkan efisiensi.
Karena pengaturan ini menghasilkan informasi spektral dan kedalaman yang terjalin dalam gambar kamera, para peneliti mengembangkan metode untuk memisahkan setiap komponen. Mereka menemukan bahwa pendekatan berdasarkan pembelajaran mendalam bekerja paling baik untuk mengekstraksi informasi yang diinginkan langsung dari pengukuran yang diperoleh.
“Mengatasi tantangan dalam menciptakan kamera bidang cahaya multispektral hanya mungkin dilakukan dengan menggabungkan kemajuan terkini dari bidang manufaktur, desain sistem, dan rekonstruksi gambar berbasis AI,” kata Qiaoshuang Zhang, penulis pertama makalah ini. “Pekerjaan ini mendorong batas-batas pencetakan inkjet — metode serbaguna dengan presisi tinggi dan skalabilitas industri — untuk pembuatan komponen fotonik.”
Para peneliti menguji kamera dengan merekam adegan uji yang berisi objek 3D multiwarna pada jarak berbeda. Algoritme rekonstruksi gambar dilatih dan diuji pada banyak gambar multispektral sintetik dan nyata. Hasilnya menunjukkan bahwa kamera prototipe dapat memperoleh informasi spasial dan spektral 3D secara bersamaan dan bahwa objek yang berbeda dapat dicitrakan dan dibedakan berdasarkan komposisi spektral dan informasi kedalaman yang berbeda dalam satu snapshot.
Kini setelah mereka menyelesaikan pembuktian konsep pertama ini, para peneliti sedang menjajaki berbagai aplikasi yang mungkin berguna bagi kamera bidang cahaya dengan kemampuan memperoleh informasi multispektral.
Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya..
